Figur 1. Flervågsvy av krabbanebulosan och krabbapulsaren – den ljusa fläcken i mitten av bilden. Kredit:NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/ CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; Hubble/STScI
Mellan januari och februari 2020, prototypen Large-Sized Telescope (LST), LST-1, observerade Crab Pulsar, neutronstjärnan i mitten av Krabbnebulosan. Teleskopet, som är under drift på CTA-North-platsen på ön La Palma på Kanarieöarna, genomförde tekniska körningar för att verifiera teleskopets prestanda och justera driftsparametrar.
Pulsarer är mycket snabbt roterande och starkt magnetiserade neutronstjärnor som sänder ut ljus i form av två strålar, som endast kan observeras från jorden när vi passerar vår siktlinje. Samtidigt som det har blivit rutin att detektera den starka och stadiga emissionen eller utbrotten från gammastrålkällor med Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs). pulsarer är mycket mer utmanande att upptäcka på grund av deras svaga signaler och den typiska dominansen av gammastrålningssignalen i förgrunden från de omgivande nebulosorna. Trots hundratals observationstimmar av IACTs runt om i världen, endast fyra pulsarer som sänder ut signaler i den mycket högenergiska gammastrålningsregimen har upptäckts, än så länge. Nu när LST-1 har visat att den kan upptäcka krabbpulsaren, den ansluter sig till fältet av teleskop som kan detektera gammastrålpulsarer, validering av tidsstämplingssystemet och teleskopets lågenergiprestanda.
"Denna milstolpe visar oss att LST-1 redan presterar på en extraordinär nivå, upptäcka en utmanande källa på rekordtid, " säger Masahiro Teshima, Direktör för Max-Planck-institutet för fysik i München och huvudforskare vid LST. "Pulsars är ett av de viktigaste vetenskapliga målen för LST, och det är spännande att föreställa sig vad vi kommer att kunna uppnå när teleskopet är fullt i drift och i drift."
Figur 2:Fasogram av Crab Pulsar mätt med LST-1. Pulsaren är känd för att avge pulser av gammastrålar under faserna P1 och P2. Den visade signifikansen beräknas med hänsyn till källemissioner från dessa faser (i rött) och bakgrundshändelser från faser i grått. Kredit:LST Collaboration
Den insamlade datamängden omfattar 11,4 timmar från åtta observationsnätter. Figur 2 visar det resulterande fasogrammet, plottning av gammastrålningshändelserna som en funktion av pulsarrotationsfasen. I fasområdena markerade som P1 och P2, fler gammastrålar förväntas när krabbapulsaren sänder ut mot jorden. Det utsläpp som detekteras i alla faser (markerat grönt i figur 2) är en blandning av olika bakgrundsbidrag, inklusive det irreducerbara stadiga utsläppet från krabbnebulosan. Signalen som detekteras med LST-1 (markerad röd i figur 2) är onekligen signifikant för fas P2, medan signalen under P1 fortfarande är marginell. Animationen i figur 3 belyser pulsbeteendet hos källan under de olika faserna.
Om LST
Large-Sized Telescope (LST) är en av tre typer av teleskop som ska byggas för att täcka CTA:s hela energiområde (20 GeV till 300 TeV). LST:er arrangerade i mitten av både det norra och södra halvklotet kommer att täcka lågenergikänsligheten mellan 20 och 150 GeV. Varje LST är ett gigantiskt teleskop med en diameter på 23 meter med en spegelarea på cirka 400 kvadratmeter och en finpixlad kamera gjord av 1855 ljussensorer som kan detektera enskilda fotoner med hög effektivitet. Även om LST är 45 meter hög och väger cirka 100 ton, den är extremt smidig, med förmågan att placera om inom 20 sekunder för att fånga kort, lågenergi-gammastrålningssignaler. Både den snabba ompositioneringshastigheten och den låga energitröskeln som tillhandahålls av LST:erna är avgörande för CTA:s studier av transienta gammastrålkällor i vår egen galax och för studiet av aktiva galaktiska kärnor och gammastrålningsskurar vid hög rödförskjutning.
LST prototyp teleskop, LST-1, beläget på CTA-North-platsen vid Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC:s) Observatorio del Roque de los Muchachos på ön La Palma. Kredit:Tomohiro Inada
LST-samarbetet, består av mer än 200 forskare från 11 länder:Brasilien, Bulgarien, Kroatien, Frankrike, Tyskland, Indien, Italien, Japan, Polen, Spanien och Schweiz. LST-1, det första teleskopet konstruerat på en CTA-plats, invigdes i oktober 2018 och har sedan dess genomgått idrifttagningstest. Strax efter invigningen, prototypen upptäckte sitt "första ljus" på kvällen den 14-15 december 2018, och den upptäckte sin första gammastrålningssignal från krabbnebulosan i november 2019 vid sitt första försök.
LST-1 klarade nyligen Critical Design Review (CDR) av CTA Observatory (CTAO), det första CTA-elementet som klarade en sådan granskning. Teleskopet förväntas bli det första CTAO-teleskopet när CDR är stängt och det formellt accepteras av CTAO, som väntas 2021.
